物理第一节 认识交变电流当堂检测题

3.1认识交变电流基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是（　　）

A．线圈每转动一周，电流方向改变1次

B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流

C．图示位置ab边的感应电流方向为a→b

D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零

2．交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面垂直时，下列说法正确的是（　　）

A．电流将改变方向

B．磁场方向和线圈平面垂直

C．线圈中产生的感应电动势最大

D．穿过线圈的磁通量最大

3．如图所示，线圈按下列方式在匀强磁场中匀速转动，能产生正弦交变电流的是（　　）

A． B． C． D．

4．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的Ф－t图像如图所示．下列说法中正确的是（ ）

A．t=0时刻线圈在中性面位置

B．t=0.01s时线圈产生的感应电动势最大

C．t=0.02s时线圈磁通量的变化率为零

D．t=0.03s时线圈中的电流方向发生改变

5．如图是交流发电机的示意图，线圈边连接在金属滑环上，边连接在金属滑环上，左右两个导体电刷分别压在滑环、上，线圈转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。若线圈绕转轴顺时针匀速转动，取从左向右通过电流表为电流正方向，从图示位置开始计时，下列图中能正确表示电流表中电流随时间变化关系的是（　　）

A． B．

C． D．

6．对于如图所示的电流I随时间t作周期性变化的图象，下列说法中正确的是(　　)

A．电流大小变化，方向不变，是直流电

B．电流大小、方向都变化，是交流电

C．电流最大值为0.2 A，周期为0.01 s

D．电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电

7．一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示的位置时(     )

A．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小

B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大

C．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大

D．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小

8．关于家庭电路的下列做法，不符合安全用电常识的是（        ）

A．发现有人触电，应首先切断电源

B．检修电路故障时，应尽量在通电情况下作业

C．有金属外壳的用电器，金属外壳一定要接地

D．为了保证电路安全，家里尽量不要同时使用多个大功率电器

9．一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴oo`匀速转动，线圈平面位于如图（甲）所示的匀强磁场中．通过线圈内的磁通量Φ随时间的变化规律如图（乙）所示．下列说法正确的是（  ）

A．t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大  

B．t2、t4时刻线圈中感应电流方向改变

C．t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变 

D．t2、t4时刻线圈中感应电动势最小

10．如图所示，竖直长直导线通有向下的恒定电流，位于导线右侧的矩形线圈abcd可绕其竖直对称轴O1O2转动。线圈绕轴沿逆时针（沿轴线从上往下看）方向匀速转动，转动周期为T。从图示位置开始计时，下列说法正确的是（　　）

A．线圈中产生正弦式交流电

B．时间内，线圈中感应电流方向为

C．时，线圈的磁通量最大，感应电动势也最大

D．线圈每转动一周电流方向改变一次

11．一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，线圈中感生电动势e随时间的变化规律如图，下面说法正确的是（　　）

A．时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大

B．时通过线圈的磁通量为零

C．时刻通过线圈的磁通量的变化率最大

D．每当感应电流的方向改变时，通过线圈的磁通量的绝对值为最大

12．如图所示为交流发电机示意图，线圈的边连在金属滑环上，边连在滑环上，用导体做的两个电刷、分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。关于其工作原理，下列分析正确的是（　　）

A．当线圈平面转到中性面时，穿过线圈的磁通量最大

B．当线圈平面转到中性面时，线圈中的感应电动势最大

C．当线圈平面转到跟中性面垂直时，穿过线圈的磁通量的变化率最小

D．当线圈平面转到跟中性面垂直时，线圈中的感应电流最小

13．图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为10 Ω，外接一只电阻为90 Ω 的灯泡，不计电路的其他电阻，则

A．t＝0时刻线圈平面与中性面垂直

B．每秒钟内电流方向改变100次

C．灯泡两端的电压为22 V

D．0～0.01 s时间内通过灯泡的电荷量为0

14．两矩形线圈分别在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化关系分别如图中甲、乙所示，则下列说法正确的是

A．两交变电流的电动势有效值之比

B．时，两线圈中的磁通量的变化率均为零

C．两交变电流的频率之比

D．时，两线圈均处在与中性面垂直的位置上

15．一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈内产生正弦式交变电流，当线圈平面跟中性面重合的瞬间，下列说法正确的是

A．线圈中的感应电流最大

B．穿过线圈的磁通量为零

C．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率也最大

D．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零

二、填空题（共4题）

16．共享单车成为许多市民出行选择的交通工具。如图所示，用户通过手机扫描车身二维码即可开锁骑车，二维码在距手机镜头两倍焦距以______（选填“内”或“外”）成像。这种自行车配有小型发电机给电子锁充电，发电机的工作原理是______；自行车上的红色尾灯不能自行发光，晚上却可以提醒司机注意，利用了光的______。

17．如图，使单匝闭合矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴，匀速转动，在线框中就会产生交流电．已知磁场的磁感应强度为B，线框abcd面积为S，线框转动的角速度为,当线框转到图示位置时，即线框平面与磁场方向垂直，线框中的感应电动势大小为_____；当线框从图示位置转过90°时，线框中的感应电动势大小为_________．

18．如图甲所示，矩形线框ABCD（C端被B端遮住，D端被A端遮住）以AD边为轴逆时针匀速转动，角速度为。已知AB和CD边长为L1，BC和AD边长为L2，匀强磁场磁感应强度为B，线框只有一匝。从线圈经过中性面（图中虚线位置）时开始计时，并规定此后四分之一周期内电流沿正方向。

（1）转动中___________（哪一条或哪几条）边切割磁感线；

（2）转动中，BC边的速率是___________。

（3）t时刻（图中实线位置），线框平面与中性面的夹角是_________，BC边的速度与磁场夹角是___________。

（4）t时刻，BC边中的电动势eBC=___________，线框中的电动势e=___________。

（5）如果线框共n匝，并用S表示线框的面积（也就是）。则t时刻线框中的电动势e=___________，其最大值是Em=___________。

（6）在乙图中画出e-t图线________。

19．示波器面板如图所示，图甲图为一信号源。

（1）若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形（正弦交流信号的电流i随时间t做周期性变化的图像如图乙所示），应将信号源的a端与示波器面板上的___________接线柱相连，b端与___________接线柱相连。

（2）若示波器所显示的输入波形如图丙所示，要将波形上移，应调节面板上的___________旋钮；要使此波形横向展宽，应调节___________旋钮。

三、综合题（共4题）

20．如图所示是交流发电机模型示意图，n＝100匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.48m2．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝50πrad/s匀速转动，并与理想变压器相连，变压器副线圈接入一只额定电压为12V的灯泡，灯泡正常发光，线框、输电线路的电阻都不计．

求：(1)将图示时刻记为t＝0，写出电动势瞬时表达式；

(2)变压器的原、副线圈匝数比．

21．如图甲所示，绝缘轻杆将一个N=100匝的矩形线圈固定在竖直平面内，悬点P为AB边中点。矩形线圈水平边AB=CD=5cm，竖直边AD=BC=4cm，E、F分别为AD和BC边的中点，在EF上方有一个垂直纸面的匀强磁场。矩形线圈的质量m=10g、电阻为R=1Ω，取如图所示的磁场方向为正方向，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。（已知g=10m/s2）

(1)求在t=0.1s时线圈中电流大小及AB边电流的方向；

(2)求在t=0.1s时轻杆对线圈的作用力大小；

(3)求线圈中感应电流的有效值。

22．图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数n＝100、电阻，线圈的两端经集流环与电阻连接，电阻，与R并联的交流电压表为理想电表．在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化．（取）求：

（1）交流发电机产生的电动势的最大值；

（2）从时开始计时，转过时线圈中应电流瞬时值及感应电流的方向；

（3）电路中交流电压表的示数；

（4）从图示位量转过，整个回路产生的焦耳热．

23．如图所示，矩形线圈的匝数为N=100匝，ab边长为0.4m，bc边长为0.2m．整个线圈的电阻R=1欧，在B=1T的匀强磁场中，以短边中点的连线为轴逆时针转动，=50rad/s．求：

（1）线圈从图示位置转动90度过程中的平均电动势．

（2）线圈转过90度时的瞬间电动势．

参考答案：

1．C

2．C

3．C

4．D

5．A

6．A

7．C

8．B

9．C

10．B

11．D

12．A

13．B

14．B

15．D

16．     外     电磁感应现象     反射

17．     0    

18．     BC                                       

19．     Y输入     地     竖直位移     X增益

20．(1)   (2)

21．(1)，方向从A指向B；(2)5.1N；(3)

22．（1） （2），电流方向为 （3） （4）

23．(1) (2)400V